JP5313729B2 - Electric power steering device - Google Patents
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Description
本発明は、電動パワーステアリング装置に係り、特にステアリング系のダンピング力を路面状態に応じて可変制御する技術に関する。 The present invention relates to an electric power steering apparatus, and more particularly to a technique for variably controlling a damping force of a steering system according to a road surface state.
アシストモータによって補助操舵力を発生させる電動パワーステアリング装置においては、運転者の操舵トルクに基づいて基本補助操舵力を設定するとともに、ステアリングホイールの回転速度(操舵角速度)に基づいて操舵を抑制する方向のダンピング力を設定することで、操舵フィーリングの向上を図ったものがある。しかしながら、このような電動パワーステアリング装置は、相互に関連のないパラメータである操舵トルクと操舵角速度とによって補助操舵力を設定するため、例えば低μ路を走行する場合には、路面反力の低下によって操舵トルクが減少し、基本補助操舵力が小さくなる一方、ダンピング力は変化しないことから、基本補助操舵力に対してダンピング力が過剰となって操舵操作性や操舵フィーリングが損なわれることがある。 In an electric power steering device that generates an auxiliary steering force by an assist motor, the basic auxiliary steering force is set based on the driver's steering torque, and the steering is suppressed based on the rotation speed (steering angular velocity) of the steering wheel. There is one that improves the steering feeling by setting the damping force. However, since such an electric power steering apparatus sets the auxiliary steering force based on the steering torque and the steering angular velocity, which are parameters that are not related to each other, for example, when traveling on a low μ road, the road surface reaction force is reduced. The steering torque decreases and the basic auxiliary steering force decreases, but the damping force does not change. Therefore, the damping force is excessive with respect to the basic auxiliary steering force, and the steering operability and the steering feeling may be impaired. is there.
ダンピング力が基本補助操舵力に対して過剰となることを防止すべく、路面反力が低下する低μ路走行時には、モータ反力を付与して路面反力を補償し、操舵トルクの減少を抑制したものがある(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の発明によれば、低μ路において基本補助操舵が通常の値に維持されるため、ダンピング力が過剰となることが防止される。
In order to prevent the damping force from becoming excessive with respect to the basic auxiliary steering force, when driving on low μ roads where the road surface reaction force decreases, the motor reaction force is applied to compensate for the road surface reaction force, thereby reducing the steering torque. Some have been suppressed (for example, Patent Document 1). According to the invention described in
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、路面状態に応じた操舵トルクの変化を抑制するため、運転者は操舵トルクの変化から路面状態の変化を感知することができないという問題がある。
However, the invention described in
本発明は以上の問題を鑑みてなされたものであって、路面状態に応じた操舵トルクの変化を抑制することなく、路面状態に応じてダンピング力を可変制御することにより、操舵操作性や操舵フィーリングを損なうことなく、路面状態の変化を感知することができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and by controlling the damping force according to the road surface state without suppressing the change of the steering torque according to the road surface state, It is an object of the present invention to provide an electric power steering device that can sense a change in road surface state without impairing the feeling.
上記課題を解決するために、第1の発明は、車両に搭載され、アクチュエータ(9)によって補助操舵力を発生させる電動パワーステアリング装置(1)であって、ステアリングホイール(2)の操舵速度を検出する操舵速度検出手段(11)と、前記ステアリングホイールの操作によって発生する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段(12)と、前記操舵トルクに基づいてベース補助操舵力を設定するベース補助操舵力設定手段(22)と、前記操舵速度に基づいて操舵を減衰するダンピング力を設定するダンピング力設定手段(31)と、前記車両の走行路面の路面状態を推定する路面状態推定手段(33,34,35)と、前記路面状態に応じて前記ダンピング力を補正するダンピング力補正手段(33,34,35)と、前記ベース補助操舵力と前記ダンピング力とに基づいて前記補助操舵力を設定する補助操舵力設定手段(21)とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the first invention is an electric power steering device (1) mounted on a vehicle and generating an auxiliary steering force by an actuator (9), wherein the steering speed of a steering wheel (2) is controlled. Steering speed detecting means (11) for detecting, steering torque detecting means (12) for detecting steering torque generated by operation of the steering wheel, and base auxiliary steering force for setting a base auxiliary steering force based on the steering torque Setting means (22), damping force setting means (31) for setting a damping force for damping steering based on the steering speed, and road surface state estimating means (33, 34) for estimating the road surface state of the traveling road surface of the vehicle. 35), damping force correcting means (33, 34, 35) for correcting the damping force according to the road surface condition, And having an auxiliary steering force setting means and (21) to set the assist steering force on the basis of the over scan auxiliary steering force to said damping force.
この構成によれば、路面状態に応じてダンピング力を可変制御するため、ダンピング力が補助操舵力に対して過剰になることが防止される。 According to this configuration, since the damping force is variably controlled according to the road surface condition, the damping force is prevented from becoming excessive with respect to the auxiliary steering force.
第2の発明は、車両に搭載され、アクチュエータ(9)によって補助操舵力を発生させるとともに、ラックアンドピニオン式操舵装置に用いられる電動パワーステアリング装置(1)であって、ステアリングホイール(2)の操舵速度を検出する操舵速度検出手段(11)と、前記ステアリングホイールの操作によって発生する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段(12)と、前記操舵トルクに基づいてベース補助操舵力を設定するベース補助操舵力設定手段(22)と、前記操舵速度に基づいて操舵を減衰するダンピング力を設定するダンピング力設定手段(31)と、ラック軸の軸方向に加わる負荷をラック軸力として推定するラック軸力推定手段(33)と、前記ラック軸力に基づいて前記ダンピング力を補正するダンピング力補正手段(42)と、前記ベース補助操舵力と前記ダンピング力とに基づいて前記補助操舵力を発生する補助操舵力設定手段(21)とを有することを特徴とする。 A second invention is an electric power steering device (1) mounted on a vehicle and generating an auxiliary steering force by an actuator (9) and used in a rack and pinion type steering device, wherein the steering wheel (2) Steering speed detecting means (11) for detecting steering speed, steering torque detecting means (12) for detecting steering torque generated by operation of the steering wheel, and base for setting base auxiliary steering force based on the steering torque Auxiliary steering force setting means (22), a damping force setting means (31) for setting a damping force for damping steering based on the steering speed, and a rack for estimating a load applied in the axial direction of the rack shaft as a rack axial force Axial force estimating means (33) and a damping force for correcting the damping force based on the rack axial force Positive means (42), characterized by having a said base steering assist force and the steering assist force setting means for generating the auxiliary steering force based on said damping force (21).
この構成によれば、路面状態と相関があるラック軸力に基づいてダンピング力を可変制御するため、ダンピング力が補助操舵力に対して過剰になることが防止される。 According to this configuration, since the damping force is variably controlled based on the rack axial force correlated with the road surface state, the damping force is prevented from being excessive with respect to the auxiliary steering force.
第3の発明は第2の発明において、前記車両の車速を検出する車速検出手段と、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段(11)と、前記ラック軸に作用する標準的な負荷を標準ラック軸力として前記車速および前記操舵角に対応させて予め記憶しておくとともに、前記車速検出手段により検出された前記車速および前記操舵角検出手段により検出された前記操舵角に対応する標準ラック軸力を設定する標準ラック軸力算出手段(33)とを備え、前記標準ラック軸力よりも前記ラック軸力が小さい場合、前記ダンピング力補正手段は、前記標準ラック軸力と前記ラック軸力との差が大きくなるほど、前記ダンピング力を小さくすることを特徴とする。 According to a third invention, in the second invention, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed of the vehicle, a steering angle detecting means (11) for detecting a steering angle of the steering wheel, and a standard acting on the rack shaft A load is stored as a standard rack axial force in advance corresponding to the vehicle speed and the steering angle, and corresponds to the vehicle speed detected by the vehicle speed detection means and the steering angle detected by the steering angle detection means. A standard rack axial force calculating means (33) for setting a standard rack axial force, and when the rack axial force is smaller than the standard rack axial force, the damping force correcting means includes the standard rack axial force and the rack. The damping force is reduced as the difference from the axial force increases.
この構成によれば、ラック軸力と標準ラック軸力との差に基づいてダンピング力を補正することで、ダンピング力を路面μに応じて制御することができる。 According to this configuration, the damping force can be controlled according to the road surface μ by correcting the damping force based on the difference between the rack axial force and the standard rack axial force.
第4の発明は第2の発明において、前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段(11)と、前記操舵角の変化量に対する前記ラック軸力をラック軸力ゲインとして算出するラック軸力ゲイン設定手段(41)とを有し、前記ダンピング力補正手段は、前記ラック軸力ゲインに基づいて前記ダンピング力を補正することを特徴とする。 In a fourth aspect based on the second aspect, a steering angle detecting means (11) for detecting a steering angle of the steering wheel, and a rack shaft for calculating the rack axial force with respect to the change amount of the steering angle as a rack axial force gain. Force gain setting means (41), wherein the damping force correction means corrects the damping force based on the rack axial force gain.
この構成によれば、標準ラック軸力を設定する必要がないため、構成が簡素となる。 According to this configuration, it is not necessary to set the standard rack axial force, so the configuration becomes simple.
第5の発明は第4の発明において、前記ダンピング力補正手段は、前記ラック軸力ゲインが小さくなるほど、前記ダンピング力を小さくすることを特徴とする。 In a fourth aspect based on the fourth aspect, the damping force correction means reduces the damping force as the rack axial force gain decreases.
この構成によれば、ラック軸力ゲインを路面μに対応させて、ダンピング力を可変制御することができる。 According to this configuration, the damping force can be variably controlled by making the rack axial force gain correspond to the road surface μ.
第6の発明は第2〜第5の発明において、前記ラック軸力推定手段は、前記ステアリングホイールの操舵方向と、前記補助操舵力との方向とが一致するときに、前記ラック軸力を推定することを特徴とする。 In a sixth aspect based on the second to fifth aspects, the rack axial force estimating means estimates the rack axial force when a steering direction of the steering wheel coincides with a direction of the auxiliary steering force. It is characterized by doing.
この構成によれば、操舵トルクが安定しているときにラック軸力を推定するため、ラック軸力を高精度に推定することができる。 According to this configuration, since the rack axial force is estimated when the steering torque is stable, the rack axial force can be estimated with high accuracy.
以上の構成によれば、路面状態に応じてダンピング力を可変制御するため、ダンピング力が補助操舵力に対して過剰になることが防止される。 According to the above configuration, since the damping force is variably controlled according to the road surface condition, the damping force is prevented from becoming excessive with respect to the auxiliary steering force.
以下、図面を参照して、本発明の電動パワーステアリング装置1を車両用操舵装置に適用した2つの実施形態について詳細に説明する。
Hereinafter, two embodiments in which the electric
以下、第1実施形態について説明する。図1は、第1実施形態に係る車両用操舵装置を示す模式図である。図1に示すように、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール2にステアリングシャフト3を介して連結されたピニオン4と、ピニオン4に噛み合って車幅方向に往復動するラック軸5とを有するラックアンドピニオン機構を備えている。ラック軸5の両端には、タイロッド6を介して操向車輪としての左右の前輪7を軸支するナックルアーム8が連結されており、ステアリングホイール2の回転操作に応じて左右の前輪7が転舵されるようになっている。ラック軸5にはアシストモータ(アクチュエータ)9が同軸に装着されており、このアシストモータ9が発生するトルクによって運転者の操舵力が軽減される。
The first embodiment will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram showing a vehicle steering apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, an electric
ステアリングシャフト3には、ステアリングホイール2の操舵角θを検出する操舵角センサ11が設けられ、ピニオン4の近傍には、ピニオン4に作用する操舵トルクTを検出する操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)12が設けられている。また、車体の適所には、車速Vを検出する車速センサ13とが設けられている。また、アシストモータ9には、モータ回転角φを検出するレゾルバ15と、アシストモータ9に流れるモータ電流Iを検出するモータ電流センサ16とが設けられている。
The
これらの操舵角センサ11、操舵トルクセンサ12、車速センサ13、レゾルバ15、モータ電流センサ16の各出力信号は、電動パワーステアリング装置1の動作を統括的に制御するステアリング制御装置(EPS−ECU)21に入力される。
The output signals of the
ステアリング制御装置21は、マイクロコンピュータやROM、RAM、周辺回路、入出力インタフェース、各種ドライバ等から構成されており、各センサ11〜15の出力信号に基づき、アシストモータ9を駆動制御するための制御目標値(目標電流It)を決定し、アシストモータ9の駆動回路19に入力する。駆動回路19は、FETのブリッジ回路等から構成されており、ステアリング制御装置21が決定した目標電流Itに基づきアシストモータ9に電力を供給し、これによりアシストモータ9の出力トルクが制御され、補助操舵力がラック軸5に加えられる。
The
図2は、実施形態に係るステアリング制御装置21を示すブロック図である。図2に示すように、ステアリング制御装置21は、ベース電流設定部(ベース補助操舵力設定手段)22と、イナーシャ補償電流設定部23と、ダンピング補償電流設定部25と、加算器26と、減算器28とを有し、各センサ11〜16の出力信号に基づいて算出したアシストモータ9の目標電流Itを駆動回路19に出力する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating the
ベース電流設定部22は、運転者によるステアリングホイール操作を検出し、その操作量に応じて、目標電流Itのもとになるベース電流Iaを算出する。ベース電流設定部22は、操舵トルクセンサ12で検出された操舵トルクおよび車速センサ13で検出された車速に基づき、周知の方法を用いてベース電流Iaを算出する。このベース電流Iaは、加算器26、および減算器28に順に入力されて補正される。
The base
イナーシャ補償電流設定部23は、アシストモータ9およびステアリングシステムの慣性モーメントを打ち消すためのイナーシャ補償電流Ibを算出する。イナーシャ補償電流設定部23は、操舵トルクセンサ12で検出された操舵トルクTの時間微分値を算出し、当該操舵トルクTの時間微分値および車速センサ13で検出された車速Vに基づき、周知の方法を用いてイナーシャ補償電流Ibを算出する。このイナーシャ補償電流Ibは加算器26に入力されてベース電流Iaの補正に用いられる。
The inertia compensation
ダンピング補償電流設定部25は、操舵をダンピング(減衰)するためのダンピング補償電流Idを設定する。ダンピング補償電流Idは減算器28に入力されてベース電流Iaの補正に用いられる。
The damping compensation
ベース電流設定部22によって設定されたベース電流Iaは、加算器26および減算器28を経る際に、イナーシャ補償電流Ib、ダンピング補償電流Idによって補正されて目標電流Itとなる。
The base current Ia set by the base
次に、ダンピング補償電流設定部25について詳述する。図3は、図2のダンピング補償電流設定部25を示すブロック図である。ダンピング補償電流設定部25は、ダンピング補償電流ベース値設定部(ダンピング力設定手段)31と、往き戻り判定部32と、ラック軸力推定部(ラック軸力推定手段)33と、標準ラック軸力設定部(標準ラック軸力算出手段)34と、ダンピング補正係数設定部35と、メモリ36と、乗算器37とを備えている。
Next, the damping compensation
ダンピング補償電流ベース値設定部31は、操舵角センサ11で検出された操舵角θを微分することによって算出した操舵角速度ωに基づき、発生させるダンピング力に対応したダンピング補償電流ベース値Idbを設定する。ダンピング補償電流ベース値Idbは、操舵角速度ωに基づいて所定の演算式やデータマップ等を用いて設定されてよい。このダンピング補償電流ベース値Idbは、乗算器37に入力される。
The damping compensation current base
往き戻り判定部32は、操舵角センサ11で検出された操舵角θを微分することによって算出した操舵角速度ωと、操舵トルクTとに基づいて、各値の符号からステアリングホイール2の回転方向と操舵トルクTの方向とが一致するか否かを判定する。一致する場合を往き操舵、一致しない場合を戻り操舵とし、往き操舵の場合には、その判定結果Sをラック軸力推定部33に出力する。
Based on the steering angular velocity ω calculated by differentiating the steering angle θ detected by the
ラック軸力推定部33は、ラック軸5の軸方向に加わる荷重をラック軸力Frとして推定する。ラック軸5の軸方向に加わる荷重としては、運転者のステアリングホイール操作による操舵力と、アシストモータ9による操舵アシスト力と、路面から受ける路面反力とがある。路面μが低くなるほど路面反力は小さくなるため、ラック軸力Frは小さくなる。このラック軸力Frの推定は、往き戻り判定部32から入力された往き判定結果Sに基づいて、往き操舵が行われている場合にのみ実施される。ラック軸力推定部33は、操舵トルクTと、モータ電流Iと、レゾルバ15で検出されたモータ回転角φを微分することによって算出されたモータ回転速度ωmとに基づき、周知の方法を用いてラック軸力Frを算出する(例えば、特開平11−49000参照)。ラック軸力推定部33は、ラック軸力Frを推定した場合には、ラック軸力Frをダンピング補正係数設定部35に出力する。
The rack axial
標準ラック軸力設定部34は、路面が標準状態(例えば、高μ路である乾燥アスファルト路)であると仮定した場合の任意の車速Vおよび操舵角θにおけるラック軸力を標準ラック軸力Frsとして設定する。標準ラック軸力設定部34は、車速Vおよび操舵角θに対応して標準ラック軸力Frsが設定されたデータマップを、車速Vおよび操舵角θに基づいて参照することによって標準ラック軸力Frsを設定する。この標準ラック軸力Frsは、ダンピング補正係数設定部35に出力される。
The standard rack axial
ダンピング補正係数設定部35は、ダンピング補償電流ベース値Idbを補正するための補正係数K1を設定する。ダンピング補正係数設定部35は、標準ラック軸力設定部34が設定した標準ラック軸力Frsから、ラック軸力推定部33が推定したラック軸力Frを減じることによって、ラック軸力差ΔFrを算出し、図4に示すデータマップを参照して、ラック軸力差ΔFrに対応するダンピング補正係数K1を設定する。図4は、第1実施形態に係るダンピング補正係数K1を示すデータマップである。図4に示すように、ダンピング補正係数K1は0〜1の範囲の数値であり、ラック軸力差ΔFrが増加するに従って減少するように設定されている。すなわち、ラック軸力Frは路面μが小さくなるに従って小さくなるため、路面μが小さくなるほど補正係数K1が小さくなるように設定されている。
The damping correction
ダンピング補正係数K1は、乗算器37に出力されるとともに、メモリ36に記憶される。ダンピング補正係数設定部35は、ラック軸力Frをラック軸力推定部33から受け取らない場合には、ダンピング補正係数K1の算出処理を行わず、メモリ36に記憶されたダンピング補正係数K1を乗算器37に出力する。
The damping correction coefficient K1 is output to the
乗算器37は、ダンピング補償電流ベース値Idbにダンピング補正係数K1を乗じてダンピング補償電流Idを算出する。ダンピング補償電流Idは、減算器28に入力される。
The
上述したダンピング補償電流設定部25は、図5に示すフローチャートに従ってダンピング補償電流Idを算出する。図5は、第1実施形態に係るダンピング補償電流の設定手順を示すフローチャートである。最初に、ダンピング補償電流ベース値設定部31において、操舵角速度ωに基づいてダンピング補償電流ベース値Idbが設定される(S1)。次に、往き戻り判定部32において往き操舵であるか否かが判定される(S2)。
The damping compensation
往き操舵である場合には、ラック軸力推定部33においてラック軸力Frが算出される(S3)とともに、標準ラック軸力設定部34において標準ラック軸力Frsが設定される(S4)。そして、ダンピング補正係数設定部35においてラック軸力Frと標準ラック軸力Frsとからラック軸力差ΔFrが算出され(S5)、ラック軸力差ΔFrに基づいてダンピング補正係数K1が設定される(S6)。そして、乗算器37において、ダンピング補償電流ベース値Idbにダンピング補正係数K1が乗じられてダンピング補償電流Idが算出される(S7)。
In the case of forward steering, the rack axial
ステップS2における判定が往き操舵でない場合には、ラック軸力Fr、ラック軸力差ΔFr、ダンピング補正係数K1の設定は行わずにステップS7に進み、メモリ36に記憶された前回のダンピング補正係数K1をダンピング補償電流ベース値Idbに乗じることによってダンピング補償電流Idを算出する。なお、ダンピング補正係数K1の初期値には1が設定されており、ダンピング補正係数K1の設定が一度も行われていない場合にはダンピング補償電流ベース値Idbに1が乗じられる。
If the determination in step S2 is not forward steering, the process proceeds to step S7 without setting the rack axial force Fr, rack axial force difference ΔFr, and damping correction coefficient K1, and the previous damping correction coefficient K1 stored in the
以上のように構成した第1実施形態の効果について説明する。第1実施形態では、ラック軸力Frに基づいてダンピング補償電流Idを設定するため、路面状態に応じてダンピング力を設定することが可能となる。ラック軸力Frは路面反力に応じて変化するため、ラック軸力Frから路面状態(路面μ)を推定することが可能である。ラック軸力Frを推定するラック軸力推定部33と、標準ラック軸力Frsを設定する標準ラック軸力設定部34と、ラック軸力Frと標準ラック軸力Frsとを比較してラック軸力差ΔFrを算出するダンピング補正係数設定部35とは、路面状態推定部として機能する。
The effect of 1st Embodiment comprised as mentioned above is demonstrated. In the first embodiment, since the damping compensation current Id is set based on the rack axial force Fr, the damping force can be set according to the road surface condition. Since the rack axial force Fr changes according to the road surface reaction force, the road surface state (road surface μ) can be estimated from the rack axial force Fr. The rack axial
ラック軸力Frは、路面反力が小さい低μ路では小さく、路面反力が大きい高μ路ではで大きいため、ラック軸力Frが小さい場合(すなわち、低μ路の場合)にダンピング補償電流Idを小さくし、ラック軸力Frが大きい場合(すなわち、高μ路の場合)にダンピング補償電流Idを大きくすることによって、路面状態に応じてダンピング力を設定することができる。 Since the rack axial force Fr is small on a low μ road where the road surface reaction force is small and large on a high μ road where the road surface reaction force is large, a damping compensation current is obtained when the rack axial force Fr is small (ie, on a low μ road). By decreasing Id and increasing the damping compensation current Id when the rack axial force Fr is large (that is, in the case of a high μ road), the damping force can be set according to the road surface condition.
図6は、ステアリングホイールに加わる復元力を示すグラフであり、(a)は第1実施形態に係る車両用操舵装置を搭載した車両が高μ路を走行するときの復元力を示し、(b)は第1実施形態に係る車両用操舵装置を搭載した車両が低μ路を走行するときの復元力を示し、(c)は従来の車両用操舵装置(ダンピング力の補正をしない)を搭載した車両が低μ路を走行するときの復元力を示す。図6(a)および(b)に示すように、高μ路から低μ路に変化した場合、路面反力が低下して操舵トルク勾配が小さくなる。その際、ダンピング力は、路面μに応じて変化するラック軸力を基にして設定されるため、復元力のヒステリシスは小さくなる。そのため、操舵トルクTが0となる操舵角θ0は、低μ路の走行時と高μ路の走行時とにおいて概ね一定に維持することができる。そのため、低μ路においても、ステアリングはセルフアライニングにより中立点まで復帰することができる。 FIG. 6 is a graph showing the restoring force applied to the steering wheel. FIG. 6A shows the restoring force when the vehicle equipped with the vehicle steering apparatus according to the first embodiment travels on a high μ road. ) Shows a restoring force when a vehicle equipped with the vehicle steering device according to the first embodiment travels on a low μ road, and (c) shows a conventional vehicle steering device (without correcting the damping force). It shows the restoring force when the vehicle that has been driven on a low μ road. As shown in FIGS. 6A and 6B, when the road changes from a high μ road to a low μ road, the road surface reaction force decreases and the steering torque gradient decreases. At this time, since the damping force is set based on the rack axial force that changes in accordance with the road surface μ, the hysteresis of the restoring force becomes small. Therefore, the steering angle θ0 at which the steering torque T becomes 0 can be maintained substantially constant during traveling on the low μ road and when traveling on the high μ road. Therefore, even on a low μ road, the steering can return to the neutral point by self-aligning.
一方、図6(c)に示すように、ダンピング力の補正を行わない場合、操舵トルク勾配が小さくなるにもかかわらずダンピング力が大きいままであるためヒステリシスが大きく、操舵トルクTが0となる操舵角θ0は高μ路走行時に比較して大きくなる。つまり、操舵角が大きい時点で操舵トルクが0となり、ステアリング2が中立点に復帰できない現象が発生する。
On the other hand, as shown in FIG. 6 (c), when the damping force is not corrected, the damping force remains large despite the small steering torque gradient, so the hysteresis is large and the steering torque T becomes zero. The steering angle θ0 is larger than when traveling on a high μ road. That is, a phenomenon occurs in which the steering torque becomes 0 when the steering angle is large, and the
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態と比較してダンピング補償電流設定部の構成のみが異なる。以下の説明では、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 Next, a second embodiment will be described. The second embodiment differs from the first embodiment only in the configuration of the damping compensation current setting unit. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7は、第2実施形態に係るダンピング補償電流設定部40を示すブロック図である。図7に示すように、ダンピング補償電流設定部40は、ダンピング補償電流ベース値設定部31と、往き戻り判定部32と、ラック軸力推定部33と、ラック軸力ゲイン設定部(ラック軸力ゲイン設定手段)41と、ダンピング補正係数設定部42と、メモリ36と、乗算器37とを備えている。ダンピング補償電流ベース値設定部31と、往き戻り判定部32と、ラック軸力推定部33と、メモリ36と、乗算器37とは第1実施形態と同様の構成であるため説明を省略する。
FIG. 7 is a block diagram showing a damping compensation
ラック軸力ゲイン設定部41は、操舵角θと、ラック軸力推定部33によって推定されたラック軸力Frとに基づき、操舵角θの変化量に対するラック軸力Frの変化量をラック軸力ゲインGrとして設定する。図8は、路面状態と、操舵角と、ラック軸力との関係を示すグラフである。図8に示すように、操舵角θが増大すると、車両の進行方向に対して前輪7が転舵されることによりタイヤに発生する横力が増加し、前輪7に車幅方向の力が加わるため、ラック軸力Frが増加する。このとき、操舵角θが同一であれば、路面の摩擦係数が高いほど前輪7に加わる車幅方向の力は増大する。よって、操舵角θの変化量に対するラック軸力Frの変化量(すなわち、図8の各直線の傾き)であるラック軸力ゲインGrは、路面状態に応じて変化し、高μ路であるほど大きくなる。ラック軸力ゲイン設定部41は、ラック軸力Frが入力されてラック軸力ゲインGrを設定した場合に、ラック軸力ゲインGrをダンピング補正係数設定部42に出力する。
Based on the steering angle θ and the rack axial force Fr estimated by the rack axial
ダンピング補正係数設定部42は、ダンピング補償電流ベース値Idbを補正するための補正係数K2を設定する。ダンピング補正係数設定部42は、図9に示すデータマップを参照して、ラック軸力ゲインGrに対応するダンピング補正係数K2を設定する。図9は、第2実施形態に係るダンピング補正係数K2を示すデータマップである。図9に示すように、ダンピング補正係数K2は0〜1の範囲の数値であり、ラック軸力ゲインGrが減少するに従って減少するように設定されている。また、ラック軸力ゲインGrによる路面推定の誤差を考慮して、路面が標準状態であるときのラック軸力ゲインGrsから値α’低下した状態から、ダンピング補正係数K2が1より小さくなるようにデータマップは設定されている。
The damping correction
ダンピング補正係数K2は、乗算器37に出力されるとともに、メモリ36に記憶される。ダンピング補正係数設定部42は、ラック軸力Grをラック軸力ゲイン設定部41から受け取らない場合には、ダンピング補正係数K2の算出処理を行わず、メモリ36に記憶されたダンピング補正係数K2を乗算器37に出力する。
The damping correction coefficient K2 is output to the
第2実施ケ形態に係るダンピング補償電流設定部40は、図10に示すフローチャートに従ってダンピング補償電流Idを算出する。図10は、第2実施形態に係るダンピング補償電流の設定手順を示すフローチャートである。最初に、ダンピング補償電流ベース値設定部31において、操舵角速度ωに基づいてダンピング補償電流ベース値Idbが設定される(S11)。次に、往き戻り判定部32において往き操舵であるか否かが判定される(S12)。
The damping compensation
往き操舵である場合には、ラック軸力推定部33においてラック軸力Frが算出され(S13)、続いてラック軸力ゲイン設定部41においてラック軸力ゲインGrが設定され(S14)、そしてダンピング補正係数設定部42において、ラック軸力ゲインGrに基づいてダンピング補正係数K2が設定される(S15)。そして、乗算器37において、ダンピング補償電流ベース値Idbにダンピング補正係数K2が乗じられてダンピング補償電流Idが算出される(S16)。
In the case of forward steering, the rack axial
ステップS12における判定が往き操舵でない場合には、ラック軸力Fr、ラック軸力ゲインGr、ダンピング補正係数K2の設定は行わずにステップS16に進み、メモリ36に記憶された前回のダンピング補正係数K2をダンピング補償電流ベース値Idbに乗じることによってダンピング補償電流Idを算出する。なお、ダンピング補正係数K2の初期値には1が設定されており、ダンピング補正係数K1の設定が一度も行われていない場合にはダンピング補償電流ベース値Idbに1が乗じられる。
If the determination in step S12 is not forward steering, the process proceeds to step S16 without setting the rack axial force Fr, rack axial force gain Gr, and damping correction coefficient K2, and the previous damping correction coefficient K2 stored in the
第2実施形態のように構成することによって、ラック軸力Frを標準ラック軸力Frsと比較する必要がなくなるため、標準ラック軸力Frsが設定されたデータマップを用意する必要が省かれる。 By configuring as in the second embodiment, it is not necessary to compare the rack axial force Fr with the standard rack axial force Frs, thereby eliminating the need to prepare a data map in which the standard rack axial force Frs is set.
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、本実施形態ではラック軸力Frをモータ電流Iと、操舵トルクTと、モータ回転速度ωmとに基づいて推定したが、ラック軸力を検出するセンサをラック軸5に設けてラック軸力を実測してもよい。
Although the description of the specific embodiment is finished as described above, the present invention is not limited to the above embodiment and can be widely modified. For example, in the present embodiment, the rack axial force Fr is estimated based on the motor current I, the steering torque T, and the motor rotational speed ωm. However, a rack axial force sensor is provided on the
1・・電動パワーステアリング装置、2・・ステアリングホイール、5・・ラック軸、9・・アシストモータ(アクチュエータ)、11・・操舵角センサ、12・・操舵トルクセンサ(操舵トルク検出手段)、13・・車速センサ、15・・レゾルバ、16・・モータ電流センサ、21・・ステアリング制御装置(補助操舵力設定手段)、22・・ベース電流設定部(ベース補助操舵力設定手段)、23・・イナーシャ補償電流設定部、25,40・・ダンピング補償電流設定部、31・・ダンピング補償電流ベース値設定部(ダンピング力設定手段)、33・・ラック軸力推定部(ラック軸力推定手段)、34・・標準ラック軸力設定部(標準ラック軸力算出手段)、35,42・・ダンピング補正係数設定部、41・・ラック軸力ゲイン設定部(ラック軸力ゲイン設定手段)、
DESCRIPTION OF
Claims (3)
ステアリングホイールの操舵速度を検出する操舵速度検出手段と、
前記ステアリングホイールの操作によって発生する操舵トルクを検出する操舵トルク検出手段と、
前記操舵トルクに基づいてベース補助操舵力を設定するベース補助操舵力設定手段と、
前記操舵速度に基づいて操舵を減衰するダンピング力を設定するダンピング力設定手段と、
ラック軸の軸方向に加わる負荷をラック軸力として推定するラック軸力推定手段と、
前記ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出手段と、
前記操舵角と前記ラック軸力とに基づいて前記操舵角の変化量に対する前記ラック軸力の変化量であるラック軸力ゲインを算出するラック軸力ゲイン設定手段と、
前記ラック軸力ゲインに基づいて前記ダンピング力を補正するダンピング力補正手段と、
前記ベース補助操舵力と前記ダンピング力とに基づいて前記補助操舵力を設定する補助操舵力設定手段と
を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置。 An electric power steering device mounted on a vehicle for generating an auxiliary steering force by an actuator and used for a rack and pinion type steering device,
Steering speed detection means for detecting the steering speed of the steering wheel;
Steering torque detection means for detecting steering torque generated by operation of the steering wheel;
Base auxiliary steering force setting means for setting a base auxiliary steering force based on the steering torque;
A damping force setting means for setting a damping force that attenuates steering based on the steering speed;
Rack axial force estimating means for estimating a load applied in the axial direction of the rack shaft as a rack axial force;
Steering angle detecting means for detecting the steering angle of the steering wheel;
Rack axial force gain setting means for calculating a rack axial force gain that is a change amount of the rack axial force with respect to a change amount of the steering angle based on the steering angle and the rack axial force;
Damping force correcting means for correcting the damping force based on the rack axial force gain ;
An electric power steering apparatus comprising: an auxiliary steering force setting unit that sets the auxiliary steering force based on the base auxiliary steering force and the damping force.
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